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2020-03-01面對病毒不可或缺的免疫力—從人體免疫系統談疫苗技術發展 603 期

Author 作者 沈家瑞、羅聖旻。
2018 年,有部很熱門的日本電視動漫《工作細胞》(はたらく細胞)在臺灣播出,片中多種擬人化的角色吸引大家的目光,並造成一股「血小板是我老婆」、「白血球我老公」的風潮。當這些擬人化的血球細胞們共同抵禦著病毒入侵時,不知道讀者是否會好奇:真實的情況下,免疫細胞們是如何抵擋病毒狂妄的在人體中肆虐呢?特別在正值嚴重特殊傳染性肺炎疫情緊繃的現在,清楚認識身體的防禦系統──免疫系統,了解它們如何因應病毒的感染及人們如何開發疫苗來預防這些病原菌感染所造成的疾病。

在動畫中,如殭屍般的流感病毒在入侵體內後,形形色色的免疫細胞紛紛出閘,各個細胞奮力做好自己分內的工作,看似非常複雜,卻似乎又有一定的規律?其實,可以依照反應時間與功能來分類(右圖),分別為「先天性免疫反應」和「後天性(適應性)免疫反應」。這兩大分群的細胞合作,共同築起人類防禦的高牆,聯袂抵禦外來病原菌的入侵。

先天性免疫反應

先天性免疫反應泛指與生俱來即有的抵抗能力,屬於非專一性(non-specificity)保護機制,主要包括生理屏障、白血球的吞噬作用和其後續誘發的發炎反應,及釋放分泌一些可溶性蛋白質,如補體(complement)、干擾素(interferons)和防衛素(defensins)等。當病原菌入侵時,首先會遇到的第一道防線是「皮膜屏障」,這是一個物理性的屏障,人體最外面有皮膚可以阻絕外來物進入,而眼、耳、口、鼻等器官也有黏膜或另有纖毛可以移除附著物。另外,像是眼淚、鼻涕或唾液的分泌物也都包含著可以溶解細菌細胞壁的溶菌酶(lysozyme),而消化道胃酸的存在也可以殺死大部分的細菌。許多人提倡以母乳餵食嬰兒的原因,除了母乳中特有的抗體–A 型免疫球蛋白(immunoglobulin A, IgA)外,母乳中尚包含大量的溶菌酶,可以提升小嬰兒的免疫力、強化消化道正常菌叢以降低病原菌入侵的機會。
 
 
因應微生物感染,先天性與後天性免疫反應發生時間

第二道防線則為「非特異性免疫細胞」,這類免疫細胞包含大部分的白血球,這種細胞表面具有可以辨認敵我的接受器,目標是吞噬掉外來病原菌,因此又可以通稱為吞噬細胞(phagocytes)。其中,最大量且吞噬能力最強的細胞族群是具有分葉細胞核的嗜中性球(neutrophils),而其特色在吞噬病原菌的同時,會吸引更大量的白血球聚集。嗜中性球、嗜酸性球(eosinophils)及嗜鹼性白血球(basophils)統稱為顆粒球(granulocytes),當不同病原菌接觸到這些細胞後,會引發不同的反應,例如嗜酸性白血球主要對抗寄生蟲的入侵,而不具吞噬力的嗜鹼性白血球透過分泌組織胺(histamine)參與過敏反應。

另一類的吞噬細胞則為單核的巨噬細胞(macrophages)及樹突細胞(dendritic cells)等,此類細胞以外觀而言是尺寸最大的血液細胞,可辨識外來病原菌後進行吞噬、分解的功能,還可誘發發炎反應,產生局部的紅、腫、熱、痛及全身性的發燒等症狀,直到入侵的微生物完全被清除後,局部的發炎反應才逐漸消失。此外,這些吞噬細胞會做為橋樑,連結並啟動後天性免疫系統,為接下來的作戰做更進一步的準備。值得一提的是,史坦曼(Ralph Steinma)以發現樹突細胞可連結先天與後天免疫系統而榮獲2011 年諾貝爾生醫獎,雖然遺憾的是他在頒獎前三天逝世,但諾貝爾委員會破例頒獎給他,以表彰他對於免疫領域的卓越貢獻。……【更多內容請閱讀科學月刊第603期】